Fra 1905 til 1909 var han professor i praktisk matematikk ved Princeton University i USA, og fra 1910 til 1912 foreleser i Cambridge og 1922 i Oxford. Han var sekretær i Royal Society fra 1919 til 1929 og fra 1934 professor i astronomi ved Royal Institution i London. Jeans gjorde viktige arbeid innen fysikk og astrofysikk, og er særlig kjent for loven sin for energistråling fra et svart legeme og arbeidet om opphavet til solsystemet, dannelsen av dobbeltstjerner og tilstanden i det indre av en stjerne.